(多选)在用插针法测定玻璃砖折射率的实验 - 考试试题及答案解析 - 读趣百科
多选题

(多选)在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中,甲、乙、丙三位同学在纸上画出的界面aa′、bb′与玻璃砖位置的关系分别如图①、②和③所示,其中甲、丙同学用的是矩形玻璃砖,乙同学用的是梯形玻璃砖.他们的其他操作均正确,且均以 aa′、bb′为界面画光路图.若甲乙丙三同学测得的折射率分别为n$_1$、n$_2$、n$_3$,设该玻璃砖折射率的真实值为n_0.则有关三位同学的测量值与真实值的比较,正确的是(  )

A
n$_1$<n_0、n$_2$<n_0
B
n$_1$<n_0、n$_2$=n_0
C
可能有n$_2$<n_0、也可能有n$_2$>n_0
D
可能有n$_3$<n_0、也可能有n$_3$=n_0、也可能有n$_3$>n_0

题目答案

BD

答案解析

分析:

用插针法测定玻璃砖折射率的实验原理是折射定律n=$\frac {sini}{sinγ}$,作出光路图,确定折射光线的偏折情况,分析入射角与折射角的误差,来确定折射率的误差.

解答:

解:如图①,甲同学测定折射率时,作出的折射光线如图中虚线所示,实线表示实际光线,可见折射角增大,则由折射定律n=$\frac {sini}{sinγ}$可知,折射率n将偏小;

用图②测折射率时,只要操作正确,与玻璃砖形状无关,故乙同学测得的折射率与真实值相比不变;

用图③测折射率时,折射角可能偏小,可能偏大,也可能不变,所以测得的折射率可能偏大、可能偏小,也可能不变.



故AC错误,BD正确;

故选:BD.

点评:

对于实验误差,要紧扣实验原理,用作图法,确定出入射角与折射角的误差,即可分析折射率的误差.

举一反三
多选题

(多选)为了使测量结果更精确可以采取的办法是(  )

A
多次测量取平均值
B
插针间距恰当大些
C
插针间距尽量小些
D
入射角尽量大些

题目答案

ABD

答案解析

分析:

为了使测量结果更精确,根据实验原理分析可知:选择的入射角应尽量大些;大头针应垂直地插在纸面上;大头针P$_1$和P$_2$及P$_3$和P$_4$之间的距离适当大些,这样可以减小测量的相对误差.

解答:

解:A、为了使测量结果更精确,可多次测量取平均值,从而减小实验的误差,故A正确.

B、C、为了减小实验的相对误差,插针间距恰当大些,这样由于相同视觉距离误差,引起的角度误差小些,故B正确,C错误.

D、入射角应尽量大些,可减小入射角的相对误差.故D正确.

故选:ABD.

点评:

本题关键是明确误差有偶然误差与系统误差之分,知道偶然误差的减小办法是多次测量取平均值,系统误差的减小办法是改进实验原理.

多选题

(多选)学校开展研究性学习,某研究小组的同学根据所学的光学知识,设计了一个测量液体折射率的仪器,如图所示.在一圆盘上,过其圆心O作两条互相垂直的直径BC、EF,在半径OA上,垂直盘面插下两枚大头针P$_1$、P$_2$并保持P$_1$、P$_2$位置不变,每次测量时让圆盘的下半部分竖直进入液体中,而且总使得液面与直径BC相平,EF作为界面的法线,而后在图中右上方区域观察P$_1$、P$_2$的像,并在圆周上插上大头针P$_3$,使P$_3$正好挡住P$_1$、P$_2$的像.同学们通过计算,预先在圆周EC部分刻好了折射率的值,这样只要根据P3所插的位置,就可直接读出液体折射率的值,若∠AOF=30°则(  )

A
用该装置能测量所有液体的折射率
B
图中P$_3$位置处所对应的折射率P$_4$处的大
C
作AO的延长线交圆周于K,K处所对应的折射率值应为1
D
若OP$_3$与OC的夹角为30°,则P$_3$处所对应的折射率的值为$\sqrt {3}$
E
测某液体折射率时,在右上方区域观察不到P$_1$、P$_2$的像,说明该液体的折射率大于2

题目答案

CDE

答案解析

分析:

根据折射定律分析大头针插在P$_3$、P$_4$位置时液体的折射率值大小.对于有些液体,可能发生全反射,在KC部分观察不到大头针P$_1$、P$_2$的像.由图定出入射角和折射角,由折射定律求出折射率.

解答:

解:A、若液体的折射率较大,临界角较小,光线发生全反射,不从液体射到空中,在KC部分观察不到大头针P$_1$、P$_2$的像,可知该装置不能测量所有液体的折射率.故A错误.

B、图中P$_3$位置处光线的偏折程度比P$_4$处小,则P$_4$处对应的折射率大.故B错误.

C、作AO的延长线交圆周于K,入射角等于折射角,则对应的折射率为1.故C正确.

D、若OP$_3$与OC的夹角为30°,知在空气中的折射角为60°,根据折射定律得,n=$\frac {sin60°}{sin30°}$=$\sqrt {3}$.故D正确.

E、测某液体折射率时,在右上方区域观察不到P$_1$、P$_2$的像,知光线发生了全反射,根据sinC=$\frac {1}{n}$,解得n=2,知液体的折射率大于2.故E正确.

故选:CDE.

点评:

对于折射定律应用时,要注意公式n=$\frac {sini}{sinr}$的使用条件是光从真空射入介质发生折射.

多选题

(多选)某同学在实验室做测定玻璃折射率实验时,用测得的多组入射角θ$_1$和折射角θ$_2$作出sinθ$_1$-sinθ$_2$图线如图所示.下列判断中正确的是(  )

A
他做实验时,光是由玻璃射入空气
B
玻璃的折射率为0.67
C
玻璃的折射率为1.49
D
玻璃全反射时临界角的正弦值为0.67

题目答案

CD

答案解析

分析:

测定玻璃折射率的原理是折射定律n=$\frac {sinθ$_1$}{sinθ$_2$}$,根据数学知识可知,sinθ$_1$-sinθ$_2$图线的斜率等于折射率,可求出折射率.由临界角公式sinC=$\frac {1}{n}$,可求出玻璃全反射时临界角的正弦值.

解答:

解:A、由图线看出,入射角的正弦sinθ$_1$>sinθ$_2$,则知该同学做实验时,光是由空气射入玻璃.故A错误.

B、C玻璃的折射定律n=$\frac {sinθ$_1$}{sinθ$_2$}$,根据数学知识可知,sinθ$_1$-sinθ$_2$图线的斜率等于折射率,由数学知识得,n=$\frac {1.0}{0.67}$≈1.49.故B错误,C正确.

D、由临界角公式sinC=$\frac {1}{n}$得,sinC=$\frac {sinθ$_2$}{sinθ$_1$}$=0.67.故D正确.

故选CD

点评:

实验的核心是实验原理,本实验的原理是折射定律n=$\frac {sinθ$_1$}{sinθ$_2$}$,根据数学知识分析图线斜率的物理意义,掌握临界角公式即可容易解答.

多选题

(多选)两列简谐波在同一种介质中传播时发生了干涉现象,则(  )

A
在振动加强区域,质点的位移总比振动减弱区域质点的位移大
B
在振动加强区域,质点的振幅总比振动减弱区域质点的振幅大
C
在振动加强区域,质点的位移随时间作周期性变化
D
在振动加强区域,质点的振幅随时间作周期性变化

题目答案

BC

答案解析

分析:

在振动加强区和减弱区,振幅最大和最小,位移随时间的变化而变化.

解答:

解:A、振动加强区质点的位移可能为零,不一定大于振动减弱区的位移.故A错误.

B、振动加强区质点的振幅大.故B正确.

C、在振动加强区,质点的位移随时间周期性变化.故C正确.

D、在振动的过程中,振幅不变.故D错误.

故选BC.

点评:

解决本题的关键知道振动加强区和减弱区的特点,知道在加强区不是位移始终最大,减弱区不是位移总是最小.

多选题

(多选)关于波的干涉,下列说法正确的是(  )

A
振动加强的质点,位移始终最大
B
振动加强的质点,两列波引起的分位移,方向总是相同的
C
加强点的振动,能量始终最大
D
加强点和减弱点的位置在传播中是随时相互交换的

题目答案

BC

答案解析

分析:

两列波相叠加时,振动方向相同的为振动加强区域,振动方向相反的为减弱区域,振动加强区域始终振动加强,振动减弱区域始终减弱,它们是相互交替出现,两列波发生干涉时,振动加强处的质点,振幅增大,但振动加强点仍在振动,位移仍在周期性变化.

解答:

解:A、两列波发生干涉时,如果两列波的波峰在P点相遇,质点P的振动加强,振幅增大,但P点仍振动,位移仍在周期性变化,故A错误.

BD、两列波相叠加时,振动方向相同的为振动加强区域,振动方向相反的为减弱区域,振动加强区域始终振动加强,振动减弱区域始终减弱,它们是相互交替出现,不会随时相互交换,故B正确、D错误.

C、两列波相叠加时,加强点的振动,能量始终最大,故C正确.

故选:BC.

点评:

本题要掌握波动干涉的特征,只有频率相同的两列波才能发生干涉现象,振动加强与减弱区域相互间隔,振动加强的区域始终加强,振动减弱的区域始终减弱.

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